帶電粒子在勻強電場中的直線運動

一、新課標要求

《普通高中物理課程標準（2017年版2020色修訂）》提出，能多角度、多

方法分析帶電粒子在勻強電場中的運動和能量問題，運用該原理解決實際問題。

二、教學重點、難點

教學目標

1.物理觀念：

①會在具體問題中判定帶電粒子的重力是否可忽略；

②學會借用平拋運動的分析方法研究帶電粒子在勻強電場中的偏轉；

③學會運用動力學法、能量觀點等方法分析解決帶電粒子在電場中的直線、

曲線運動C

2.科學思維：

①引導學生建立帶電粒子垂直進入勻強電場中做類平拋運動，提高學生構建

模型的意識和能力；

②能運用“類比”思維方法對帶電粒子垂直進入勻強電場進行分析推理，得

出?偏移量y、偏轉角等規(guī)律。

3.科學探究：

①在小組討論中具有交流的意愿與能力，能準確表述自己的見解；

4.科學態(tài)度與責任：

①學生在積極參與和思考中體驗獲得答案的成就感，激發(fā)學習的信心與熱情。

②了解靜電除煙原理中涉及到的帶電粒子在電場中的運動知識，體會物理對

科學技術的重要性。

重點：運用力學和電學知識綜合處理帶電粒子在勻強電場中的直線運動。

難點：方法的提煉和模型的構建。

三、備考策略

1、高考考情分析：

帶電粒子在勻強電場中的直線運動作為電場模塊與動力學、能量觀點、動量

觀點的核心結合點，是近幾年高考物理的高頻考點，在全國卷及各省市自主命題

卷中均有穩(wěn)定且靈活的考查。

2、學情分析：

學生在高二已經學習了靜電場知識，但大多數(shù)學生仍感覺靜電場知識很抽象,

知識點多而散，學生自主構建知識線索，提煉研究問題的科學方法、意識和能力

較為欠缺。

3、備考策略：

強化基礎知識—總結解題方法T川強模型構建和訓練—注重實際應用

四、教學過程

教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖

課學生認真閱讀高考考情分析認真閱讀通過學生

題認真研讀新課程標準的要求思考的認真閱

引讀，進一步

入了解考點

要求。

任構建模型：

務如圖所示，AB板間距為d,板間電壓為U（板

―?間可視為勻強電場）。A板內側有一個離子

?源，逸出質量為m,帶電量為y,初速度幾

探乎為零的帶電粒子（不計重力，忽略粒子間通過學生

究的相互作用）學生思考、思考、可以

帶AB小組討論，培養(yǎng)學生

電回答解決的分析綜

粒■問題方法，合能力以

子并展示解及嚴譚的

』

在0<-U題過程。推理能力。

勻問題1.求粒子到達B板的速度v的大??？

強方法一：牛頓運動力學

電根據牛頓第二定律F=ma得：

場q--ma(1)

中根據運動學公式：“2—詔=2以得：

的VQ—2ad(2)

直聯(lián)立(1)(2)得：%=楞小組討論，

線同學課堂

方法二：功能關系

運展示，培養(yǎng)

根據動能定理W總=一;7n詔得：

動了學生溝

19

qU=-mvj-0通、合作和

所以%=科表達能力。

問題2.求粒子到達B板的時間t?

方法一：牛頓運動力學

根據牛頓第二定律F=ma得：

U

q—=ma

d

根據運動學公式：

2

v-VQ=2QX和v=v0+at得:

2m

t=dJq—u

方法二；動量定理學生思考

根據動能定理卬總=1mv2-|mvQ并討

論.....

和動量定理：戶?At=A萬得

總結方法：

--mvj-0(1)

qU2牛頓運動

力學適合

q-t-mvB-0(2)

聯(lián)立(1)(2)得：t=d舟解決勻變

速直線運

學生思考：解決物理問題的三大觀點(動力

動的問題通過改變

學觀點、能量觀點、動量觀點)

(即勻強極板B,學

問題3.如果B極板換成彎曲的，A、B極板

電場的問生思考解

間的電場還能看成勻強電場嗎？又如何去

題)，而功決方法，并

求解速度V的大小呢？

AB能關系即對不同方

可以解決法的優(yōu)劣

勻變速問和適應場

題，又可以景進行對

U解決非勻比，旨在培

變速問題養(yǎng)學生嚴

如果B極板換成彎曲的，A、B極板間的電場（非勻強謹?shù)乃季S

將不能看成勻強電場，而是非勻強電場。牛電場的問能力。

頓運動力學無法應用。我們只能選擇功能關題）。

余

任思考：通過以上問題的研究，同學們思考解學生思考

務決此類問題步驟：解決物理

二：（1）模型構建一一帶電粒子在勻強電場中學生思考、問題的方

形的運動歸納總結法和步驟，

成（2）受力分析培養(yǎng)了學

認（3）運動過程分析生總結規(guī)

知選擇合適的解題方法。律，形成系

模統(tǒng)的解題

型思路能力。

問題4.?如果將剛才逸出的帶電粒子換成帶

電小球,求帶電小E求到達B極板的速度v和

任時間t?（設F片,加）體現(xiàn)學生

務學生思考將復雜問

電場和重題轉換成

AF電B

?PC力場疊加，簡單問題

11

遷mg分析問題的等效思

移U的思路和想。

應方法一：牛頓運動力學方法

用根據受力分析可知：

模/分=J%+(mg)2二ma

型

.?廠3

?F電=7mg

???mg與合力方向的夾角0=37°

即：位移x=：Td

2

由運動學公式：v-VQ=2ax

得…=有

又由運動學公式：v=v0+at

得:t=2居

通過設問、

方法二：功能關系學生思考，

根據動能定理=1mv2-^mvo引導學生

從不同物

得：qU+mg*[d=詔-0

理視角分

丹=|得

析問題，同

又由運動學公式：v=v0+at學生思考時拓展學

產合=J%+(7ng)2=ma討論.生的思維

能力。

得:t=2Jf

方法三：動量定理

根據動能定理W總=學生展示，

和動量定理:F-At=Ap目的培養(yǎng)

學生規(guī)范

得加=1再t=2Jg

的書寫和

思考：同學們還能想到什么方法呢？

嚴謹?shù)耐?/p>

運動的合成與分解

（學生課后去具體計算）理、表達能

問題5.如圖所示，傾斜放置的平行板電容器力。

與水平面夾角為。，板間距離為d,帶負電的從重力做

微粒質量為m、電荷量為q,從極板M的左功特點遷

邊緣A處以初速度V。水平射入，沿直線運動移到電場

并從極板N的右邊緣B處射出，重力加速度力做功特

為g，則（）點，培養(yǎng)學

M生知識結

構化、系統(tǒng)

化的能力。

A.微粒到達B點時的動能為3瓶評

B.微粒的加速度大小為gsin0

C.兩極板的電勢差UMN=X

D.微粒從A點到B點的過程，電勢能減少

mgd學生思考，

COS0

小組討論

思考：重力做功的特點？遷移類比電場力做

功的特點？

重力做功的特點：

（1）與路徑無關，只與初求位置有關；

（2）只引起重力勢能的變化；

(3)WG>O,EPG減小

WG〈O,EPG增大

解決帶電粒子在勻強電場中直線運動的方通過學生

任法步驟：反思，深

務(1)模型構建一一帶電粒子在勻強電場中的學生思考，化對知識

四運動小組討論內在聯(lián)系

?(2)受力分析的理解，形

歸(3)運動過程分析成系統(tǒng)的

納(4)根據要求，結合物理三大觀點一一動力知識框架，

總學觀點、能量觀點、動量觀點選擇解題方法。培養(yǎng)學生

結的知識體

系整合能